Ликбез №1: Когда кругом вода
«Кислород.ЛАЙФ» запускает рубрику «Ликбез», в которой мы будем разъяснять сложные понятия и развенчивать расхожие мифы. В первой публикации разбираем, чем отличается паводок от половодья в гидроэнергетике?
Для производства энергии гидроэлектростанции чаще всего используют процесс превращения потенциальной энергии воды, накопленной в водохранилище, в кинетическую энергию вращающегося ротора агрегата. Количество воды, протекающей через агрегаты, имеет для энергетиков принципиальное значение: если воды мало – приходится экономить и останавливать часть агрегатов; если слишком много – открывать водосбросы и пропускать часть воды вниз по течению впустую.
Наблюдения за режимами реки начинаются задолго до того, как принимается решение о строительстве ГЭС – на Ангаре, где сейчас действует самый крупный в России каскад станций, этот процесс растянулся на 70 лет, если считать от первых гидрологических экспедиций до начала строительства Иркутской ГЭС. В результате длительного изучения инженеры вычисляют водность – то есть количество воды, проносимое рекой за отрезок времени. Как правило, значение указывают в кубометрах в секунду. Самой полноводной в мире считается Амазонка, которая выносит в Атлантический океан 219 тыс. кубометров в секунду. А из российских рек – Енисей (19,8 тыс. кубометров в секунду).
Наблюдение за состоянием реки продолжается непрерывно и после начала работы ГЭС. Уровень воды в верхнем и нижнем бьефе замеряют дважды в день, а в напряженные периоды, о которых чуть ниже, четыре раза в сутки или даже чаще. Есть разные способы измерения, самый простой из которых – разметка краской где-то на видном месте плотины, благодаря которой любой желающий может самостоятельно производить наблюдения. Сотрудники ГЭС выезжают на определенные точки, для которых высота над уровнем моря определена при помощи приборов и замеряют высоту поверхности воды вручную. Существуют и автоматизированные системы, которые позволяют получать информацию об уровне водохранилища, находясь в любой точке мира – такими системами пользуются диспетчерские управления энергетических систем. Нужно учитывать, что все способы наблюдения имеют некоторую погрешность, связанную с ветром: он может нагонять волну к точке измерения, а может сгонять от нее.
В жизни реки бывают два особо опасных для человека
и его хозяйственной деятельности периода –
половодье и паводок.
Несмотря на похожие названия, у них есть принципиальные отличия. Половодье – это наибольшая водность реки, регулярно и ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны. Время наступления половодья зависит от источника питания (снеговое, дождевое, от таяния ледников) и климатической зоны. В России большая часть рек имеет снеговое питание, поэтому на них половодье наступает весной. Но вот на Дальнем Востоке климат муссонный, поэтому половодье происходит летом из-за дождей.
Паводок – это увеличение водности, происходящее случайно, как правило, резко и кратковременно. В отличие от половодья, паводки могут случаться в любое время года – на Ангаре ниже Иркутска, например, регулярно перемерзают протоки, из-за чего вода идет поверх льда и затапливает прибрежные районы и острова в зимние сезоны. И вот тут наступает то, что называется наводнение – то есть затопление водой местности, влекущее за собой ущерб хозяйственной деятельности и природе. Наводнение может быть вызвано и паводком, и половодьем, и даже человеческой бесхозяйственностью.
Самое мощное за 115 лет метеонаблюдений наводнение на Амуре произошло в июле-сентябре 2013 года: за пару месяцев там выпала годовая норма осадков, после чего расход воды в реке при норме в 18-20 тыс. кубометров в секунду на пике событий достигал 46 тыс. кубометров в секунду.Уровень воды в Хабаровске, Благовещенске и Комсомольске-на-Амуре превысил в тот год все исторические рекорды. В Китае тогда погибли 105 человек, а в России – всего один.
Другой известный пример наводнения, вызванный паводком – события в городе Крымске Краснодарского края в ночь на 7 июля 2012 года: после трехдневного ливня вода прорвала стихийно возникшую дамбу у автомобильного моста. Из-за чего всего за несколько минут образовалась волна высотой семь метров. Причиной больших человеческих жертв позднее назвали застройку прибрежной зоны и невнимательное отношение властей к очистке русла.
Противоположное половодью явление называется межень – это период самого низкого уровня воды в реке. Бывает межень летняя – при длительном отсутствии дождей, бывает зимняя – когда впадающие в реку или водохранилище притоки просто перемерзают. Нынешнее маловодье на Байкале связано как раз с усугублением летней межени: на протяжении нескольких лет в водосборном бассейне притоков «священного моря» выпадало дождей меньше, чем в среднем за предыдущие годы. Некоторые ученые связывают этот факт с влиянием выбросов тепловых электростанций в северных провинциях Китая: насыщенные влагой атмосферные фронты сталкивались с выбросами, вода конденсировалась и дожди выпадали, не доходя до территории России.
